Baixe Mecânica dos fluidos:Trabalho 11.Quais as t e outras Resumos em PDF para Eletrônica, somente na Docsity! Mecânica dos fluidos: Trabalho 1 1. Quais as três leis básicas usadas no estudo da mecânica dos fluidos? • Princípio de conservação de massa (matéria indestrutível); • Primeira Lei da Termodinâmica (energia total de um sistema isolado permanece constante); • Segunda Lei de Newton (resultante das forças aplicadas sobre um ponto material é igual ao produto da sua massa pela aceleração adquirida). 2. O que é Fase, Propriedade, Sistema Simples e Sistema isolado? 2.a. Fase é uma região homogênea que tem a mesma composição química em toda a sua extensão, separada de outras regiões do sistema por meio de uma fronteira simples; 2.b. Propriedade é qualquer grandeza físico-química que sirva para descrever um sistema; 2.c. Sistema simples é um sistema composto por uma única fase, livre de efeitos magnéticos, elétricos e de superfície. Seu estado é determinado quando duas propriedades quaisquer são fixadas. 2.d. Sistema isolado é aquele que não troca matéria nem energia com o ambiente, estando delimitado por uma fronteira que restringe a troca de matéria. 3. Qual a diferença entre propriedades intensivas e extensivas? 2.e. Uma Propriedade Intensiva não depende da massa de um sistema; 2.f. Uma Propriedade Extensiva é aquela que depende da massa de um sistema. 4. Quais os conceitos fundamentais da Mecânica dos fluidos? 2.g. O Fluido como meio contínuo; 2.h. Campo de Velocidade; 2.i. Campos de Tensão; 2.j. Viscosidade; 2.k. Tensão Superficial; 2.l. Descrição e Classificação dos Movimentos de Fluidos. 5. O que é Ponto crítico e Ponto Triplo? 2.m. Ponto crítico é aquele em que acima dele não é possível diferenciar as fases da matéria. 2.n. O ponto triplo da substância é a combinação de temperatura e pressão em que os três estados coexistem em equilíbrio dinâmico. 6. O que é uma equação de estado? 2.o. Equação de estado é uma equação termodinâmica que descreve o estado da matéria em determinadas condições físicas. 7. Qual a diferença fundamental forças de atrito e viscosidade? 2.p. O atrito é uma força atuante na interação entre os corpos, causando resistência a um determinado movimento, por outro lado a viscosidade é uma característica interna do fluido que causa perda de energia no transporte de fluidos em canais e dutos pela interação das moléculas. 8. O que caracteriza um processo de transferência? 2.q. Um processo de transferência é caracterizado pelo transporte energético, buscando o equilíbrio entre meios. Ocorre em situações aonde existem diferenças de potencial, seja energético ou químico. 9. Do que trata à termodinâmica? 2.r. A termodinâmica trata o entendimento de causas e efeitos das mudanças nas grandezas termodinâmicas como temperatura e pressão. Estuda principalmente o movimento energético e as formas que a energia gera movimento. 10. Quais as três primeiras leis da termodinâmica? 2.s. 1ª lei da termodinâmica: Conservação de energia; 2.t. 2ª lei da termodinâmica: A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente tende a incrementar-se com o tempo; 2.u. A 3ª lei da termodinâmica: Expressa que quanto mais o sistema se aproxima do zero absoluto os processos tendem a zerar e a entropia tende a um valor mínimo. 11. O que é a viscosidade aparente? 2.v. Viscosidade aparente é a viscosidade medida em único ponto através de cisalhamento constante, medida em unidades de Poise ou centiPoise. É utilizada para determinar a viscosidades de fluidos pseudo-plásticos. 12. Qual a maior dificuldade no estudo dos fluidos não newtonianos? 2.w. A maior dificuldade que envolve o estudo de fluidos não newtonianos é o fato da viscosidade aparente ser função do tempo. 13. O que diz a lei zero da termodinâmica? 2.x. A lei zero da termodinâmica diz que se dois corpos se encontram em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, podemos dizer que os mesmos estão em equilíbrio térmico entre si. 14. O que é calor no ponto de vista termodinâmico? 2.y. No ponto de vista termodinâmico, calor é a energia térmica que transita de um corpo para outro ou dentro do mesmo. Essa diferença de temperatura tende ao equilíbrio térmico em ambos os casos. 15. Quando ocorre a transferência de massa por convecção? 2.z. A transferência de massa por convecção ocorre quando existe uma diferença de densidade entre os fluidos ou quando ela é forçada por agentes externos. 16. Cite uma diferença entre a primeira e a segunda lei da termodinâmica. 2.aa. A primeira lei trata da conservação da energia nas transformações, enquanto a segunda lei trata das transformações termodinâmicas visando quantificar o grau de irreversibilidade das mesmas. 17. O que se entende por energia interna e por energia potencial? 2.bb. Energia interna é uma grandeza termodinâmica que mensura a quantidade total de energia contida dentro de um sistema termodinâmico. 2.cc. Energia potencial é a forma de energia gravitacional ligada a um sistema devia a sua posição. 18. O que vem a ser condição de não escorregamento? 2.dd. Condição de não escorregamento é a condição onde um fluido em contato com uma superfície sólida possui velocidade nula em relação a mesma. 19. O que vem a ser a teoria do Continuo? 2.ee. A teoria do contínuo é aquela que substitui a estrutura molecular real por um meio contínuo hipotético (chamado de o contínuo), admitindo que não exista espaço intermolecular. 20. O que é densidade e Massa específica? 2.ff. Densidade é a relação entre a massa específica de uma substância com a massa específica de outra substância determinada como padrão. 1.e. A Conservação de massa que expressa que a massa não varia ao longo do tempo. 4. O que vem a ser a energia específica? 1.f. É a energia que se encontra disponível em uma determinada seção, em que a energia do escoamento que se deve a profundidade e a velocidade, devido a distância vertical entre o fundo de um canal e a linha de energia. 5. Defina e diferencie Sistema e volume de controle. 1.g. Sistema é um conjunto de entidades materiais que possuem uma determinada vinculação ou interagem entre si. Sua localização no espaço e estado físico pode variar de acordo com o tempo e outros fatores. Ele pode ser isolado, fechado ou aberto, enquanto que o volume de controle é somente uma região do espaço, onde existe um fluxo de fluido que delimitamos teoricamente e estudamos isoladamente. 6. Defina linhas de tempo, de corrente, de emissão e trajetórias. 1.h. Linhas de tempo são linhas de fluído formadas em determinado instante, provenientes da marcação de uma quantidade de partículas fluídas em um campo de escoamento. 1.i. Linhas de corrente são as linhas desenhadas em um campo de escoamento, que em um determinado instante são tangentes a direção do escoamento em cada ponto do campo. 1.j. Linhas de emissão é o lugar geométrico instantâneo onde os pontos são ocupados pelas partículas originárias de um mesmo ponto em um campo de escoamento. 1.k. Linhas de trajetória são linhas que descrevem o percurso deixado por uma partícula fluida em movimento. 7. Defina ponto de estagnação, esteira e ponto de separação. 1.l. O ponto de estagnação é o ponto em que a velocidade do fluido é nula resultante de uma anterior desaceleração. 1.m. Esteira é uma região de baixa pressão formada em virtude de descolamento da camada limite e esta região é formada atrás do corpo possuindo pouca quantidade de movimento. 8. O que são escoamentos irrotacionais? 1.n. Escoamentos Irrotacionais é o escoamento onde as partículas são consideradas como indeformáveis e se despreza a influência da viscosidade. Este escoamento é uma aproximação no qual se desconsidera o comportamento rotacional dos escoamentos. 9. O que são escoamentos desenvolvidos? 1.o. Escoamentos desenvolvidos são escoamentos nos quais os perfis de velocidade não variam com a coordenada espacial na direção do escoamento. 10. O observa na demonstração da equação da continuidade, para um escoamento de fluido permanente, incompressível e conservativo. 1.p. No regime permanente temos que não existe variação das propriedades ao longo do tempo em todos os pontos dos fluídos. 11. Defina descarga peso, descarga massa e descarga. 1.q. Descarga peso é o peso do fluido que atravessa a seção na unidade de tempo. 1.r. Descarga massa é a massa que atravessa a seção na unidade de tempo. 12. Defina velocidade média de um escoamento permanente uniforme? 1.s. Velocidade média é a relação entre descarga no instante dado e a área da seção transversal por definição. 13. Quando um escoamento é classificado como livre ou forçado? De as principais diferenças entre eles. 1.t. O escoamento é classificado como livre quando o escoamento do fluido se encontra total ou parcialmente em contato com a atmosfera, como em cursos de águas naturais. 1.u. O escoamento forçado é o escoamento do fluído em duto fechado, onde o fluído está em contato com toda superfície interna do duto e exerce pressão sobre ela. Exemplo disto vemos ocorrer em canos e tubos fechados. 14. Por que no conduto forçado o escoamento pode ocorrer em ambos os sentidos do escoamento? Justifique. 1.v. Porque em condutos forçados pode-se determinar o gradiente hidráulico e assim determinar o sentido de escoamento, enquanto que o escoamento livre ocorre necessariamente por ação da gravidade. 15. Classifique os escoamentos. Use um organograma e descreva cada um com exemplos. 1.w. Escoamento Rotacional: Ocorre quando as partículas do fluído apresentam rotação em relação a um eixo. 1.x. Escoamento Irrotacional: Ocorre quando as partículas do fluído não apresentam rotação em relação ao eixo. 1.y. Escoamento Permanente: É o escoamento onde as propriedades do fluído não variam com o tempo. 1.z. Escoamento Transiente: É o escoamento onde as propriedades do fluído apresentam variações ao longo do tempo. 1.aa. Escoamento Uniforme: É o escoamento onde o vetor velocidade possui módulo, direção e sentido iguais em todos os pontos do fluído. 1.bb. Escoamento Variado: É o escoamento onde o vetor velocidade possui módulo, direção e sentido distintos nos pontos do fluído. 1.cc. Escoamento Laminar: Ocorre quando a trajetória das partículas do fluído se dá em forma bem definida como lâminas ou camadas acontece normalmente em baixa velocidade e com fluídos de grande viscosidade. 1.dd. Escoamento Turbulento: Ocorre quando a trajetória das partículas não estão em formas muito bem definidas comum por exemplo na água pois possui baixa viscosidade. 16. De a diferença entre os tratamentos lagrangiano e Euleriano. De exemplos e justifique o uso com o auxilio de equações. 1.ee. No tratamentos lagrangiano as partículas podem ser seguidas, podendo notar a influência de umas nas outras e as partículas individuais são vistas em função do tempo. 1.ff. No tratamento euleriano as propriedades do escoamento são funções tanto do estado quanto do tempo, levando em consideração o fluxo seguido, conforme equação V = V (x, y, z, t). 17. Quais os tipos de acelerações que podem estar presentes em um corpo. Descreva cada uma delas. 1.gg. Na mecânica dos fluídos verificamos a aceleração local e convectiva. A aceleração local é a variação da velocidade em um mesmo ponto do campo, observado por exemplo quando uma válvula é fechada ou aberta. A aceleração convectiva é a variação da velocidade num mesmo tempo em pontos distintos, o que ocorre nas proximidades de uma mudança de geometria nos dutos. 3.31 - Considere cada um dos seguintes escoamentos e diga se pode ser aproximado como escoamento uni, bi, tridimensional ou como um escoamento uniforme: (a) Escoamento de uma tubulação vertical batendo em uma parede horizontal: Bidimensional, permanente, não-viscoso. (b) Escoamento de ondas do oceano perto de uma praia: Bidimensional, não-permanente, não-viscoso. (c) Escoamento perto da entrada de um tubo: Bidimensional, permanente, não-viscoso. (d) Escoamento ao redor de um foguete com um nariz rombudo: Bidimensional, Não-permanente, dentro da camada limite. (e) Escoamento ao redor de um automóvel: Tridimensional, permanente, viscoso dentro da camada limite e nas regiões separadas. (f) Escoamento em um canal de irrigação: Tridimensional, permanente, totalmente desenvolvido, viscoso. (g) Escoamento através de uma artéria: Bidimensional, Não-permanente, viscoso. (h) Escoamento através de uma veia: Unidimensional, permanente, totalmente desenvolvido, viscoso. Trabalho 4 1. Qual o significado mecânico do número de Reynolds e o que é numero de Reynolds crítico? 1.a. O número de Reynolds expressa as condições do escoamento, considerando itens como perturbação, quando esta perturbação é muito grande o escoamento pode ser turbulento. Ele é um parâmetro que combina o comprimento de escala, velocidade de escala e a viscosidade cinemática. O número de Reynolds crítico é o valor que determina o limite entre o comportamento laminar e turbulento do movimento do fluido. 2. O que vem a ser taxa de trabalho? 1.b. Taxa de trabalho é o termo resultante do trabalho em execução pelo sistema. Este é o termo resultante do trabalho em executado pelo volume de controle. 3. Como são expressas as perdas em uma bomba ou turbina hidráulica? 1.c. As perdas em uma turbina ou bomba são perdas hidráulicas que são perdas resultantes da transferência de energia do fluido para a turbina e perdas mecânicas que são fruto das perdas por atritos nas partes móveis na turbina e pelo aquecimento dos mananciais estas avaliadas pela equação de Harzen-Williams. 4. Qual a diferença entre a equação de Bernoulli e a equação da energia? 1.d. A equação de Bernoulli não considera a ocorrência de perdas do sistema. 5. Em que se baseia o Teorema de Bernoulli e qual é o significado mecânico de cada um dos seus termos? 1.e. O significado mecânico de cada termo do Teorema de Bernoulli associa a soma da energia cinética, potencial gravitacional e pressão como constante entre dois pontos. 1.kk. Altura manométrica representa o trabalho que deverá ser realizado pela bomba para conduzir o fluido entre os pontos de captação e desague. 30. O que vem a ser o coeficiente de Coriollis? 1.ll. É o coeficiente utilizado para corrigirmos a velocidade média quando esta substitui a velocidade instantânea. 31. O que é homogeneidade dimensional? 1.mm. Condição que impõe que todos os termos de uma equação devem ter a mesma dimensão. 32. Quais os parâmetros Adimensionais comuns na Mecânica dos Fluidos? 1.nn. Número de Reynolds, Euler, Strouhal, Froude, Mach, Weber e Prandly. 33. O que é similaridade dinâmica, geométrica e cinemática? 1.oo. Similaridade dinâmica: as forças equivalentes que atuam no modelo e no protótipo têm a mesma razão em todo o campo de escoamento. 1.pp. Similaridade geométrica: condição em que o modelo e o protótipo têm a mesma forma geométrica. 1.qq. Similaridade cinemática: Condição em que a razão da velocidade é uma constante entre todos os pontos correspondentes no campo de escoamento. 34. Quando usamos os números de Froude e Reynolds? 1.rr. Números de Froude: é utilizado em escoamentos influenciados pela gravidade, principalmente em escoamentos de superfície livre. 1.ss. Número de Reynouds: é utilizado em escoamentos influenciados pelos efeitos viscosos, principalmente em escoamento forçado. 35. Quando ocorre o escoamento laminar totalmente desenvolvido? 1.tt. O escoamento laminar totalmente desenvolvido ocorre quando o perfil de velocidade não se altera na direção do escoamento 36. Como varia a pressão em um escoamento totalmente desenvolvido? 1.uu. Decai linearmente com o deslocamento. 37. Quando um escoamento turbulento é totalmente desenvolvido? 1.vv. Quando as características deste escoamento não se alteram na direção do escoamento. 38. Quando um canal é dito largo? 1.ww. Um canal é dito largo quando a largura ultrapassa a altura em pelo menos um fator de 8. 39. O que é “Vena contracta”? 1.xx. É a área mínima em uma contração súbita de uma veia líquida. 40. Porque o fator de fricção viscosa é considerado constante em canais abertos? 1.yy. Porque os canais abertos são grandes e possuem número de Reynolds altos. 41. Defina ondas de Mach e de choque. 1.zz. Onda de Mach: é uma onda de som de pequena amplitude. 1.aaa. Onda de choque: é uma onda de grande amplitude que pode ser gerada por um objeto rombudo se deslocando a alta velocidade. 42. Quando o escoamento é sônico, hipersônico, subsônico e supersônico? a. M menor que 1 escoamento subsônico; b. M igual a 1 escoamento sônico; c. M maior que 1 escoamento supersônico; d. M maior que 5 escoamento hipersônico; e. M maior que 0,9 e menor que 1,2 escoamento transônico.